DE102011080058B4 - Leistungselektronikgerät, insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Leistungselektronikgerät, insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Leistungselektronikgerät, insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, umfassend:- eine elektronische Einrichtung zum Umformen von elektrischer Leistung, wobei der elektronischen Einrichtung über einen ersten Anschluss (4) eine Eingangspannung mittels eines Zwischenkreis-Energiespeichers (8) zuführbar ist und die durch die Eingangspannung bereitgestellte elektrische Leistung mittels der elektronischen Einrichtung umgeformt und an einem zweiten Anschluss (5) abgegeben werden kann, wobei die elektronische Einrichtung eine Motor-Umrichter-Schaltung für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug umfasst, welche die Eingangsspannung, die über eine Antriebsbatterie (2) am ersten Anschluss (4) bereitgestellt wird, in eine mehrphasige Elektromotor-Antriebsspannung am zweiten Anschluss (5) wandelt;- ein Netzteil (10) zur Bereitstellung einer Betriebspannung für die elektronische Einrichtung, wobei das Netzteil (10) über den ersten Anschluss (4) mit der Eingangspannung gespeist wird;- wobei das Netzteil (10) derart mit dem Zwischenkreis-Energiespeicher (8) verschaltet ist, dass bei Trennung des ersten Anschlusses (4) von der Eingangsspannung eine Entladung des Zwischenkreis-Energiespeichers (8) ausschließlich über das Netzteil (10) erfolgt; dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebspannung für die Motor-Umrichter-Schaltung im Normalbetrieb des Fahrzeugs zumindest teilweise über eine Bordbatterie bereitgestellt wird und das Netzteil (10) als Hilfsnetzteil fungiert, welches die gesamte Betriebsspannung bereitstellt, wenn die Bordbatterie keine Betriebsspannung liefern kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Leistungselektronikgerät, insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug und besonders bevorzugt zur Verwendung in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug.
  • Leistungselektronikgeräte dienen zur Umformung von elektrischer Energie mit elektronischen Bauelementen und werden in einer Vielzahl von technischen Anwendungsbereichen verwendet. In der Kraftfahrzeugtechnik werden als Leistungselektronikgeräte u.a. Umrichter eingesetzt, um die Spannung einer Hochvolt-Energieversorgung in eine mehrphasige Spannung zum Antrieb des Elektromotors des Fahrzeugs umzuformen. Ebenso sind Leistungselektronikgeräte in der Form von Ladegeräten und Gleichstrom-Wandlern bekannt, welche auch in der Kraftfahrzeugtechnik, z.B. zum Laden des elektrischen Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs, zum Einsatz kommen.
  • In der Regel ist in einem Leistungselektronikgerät ein Zwischenkreis-Energiespeicher vorgesehen, der die umzuformende elektrische Energie umformt. Hierdurch entsteht das Problem, dass unter Umständen sehr hohe Spannungen in dem Zwischenkreis-Energiespeicher auftreten können, die nach Trennung des Leistungselektronikgeräts von der Spannungsversorgung weiterhin anliegen und gefährlich sein können. Es ist deshalb bekannt, eine passive Entladeschaltung vorzusehen, die den Zwischenkreis-Energiespeicher geeignet entlädt. Hierzu können beispielsweise Widerstände eingesetzt werden, welche die Energie aus dem Zwischenkreis-Energiespeicher in Wärme wandeln. Die Verwendung von passiven Entladeschaltungen hat den Nachteil, dass weitere elektrische bzw. elektronische Bauelemente in das Leistungselektronikgerät integriert werden müssen, was wiederum den Bauraum des Geräts vergrößert. Darüber hinaus entsteht durch die Entladeschaltung Verlustwärme, welche die Effizienz des Leistungselektronikgeräts vermindert. Ferner muss eine ausreichende Kühlung für die Entladeschaltung bereitgestellt werden, was ebenfalls den Bauraum des Leistungselektronikgeräts vergrößert und dieses Gerät verteuert.
  • Die Druckschrift DE 10 2004 057 693 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Entladung eines Zwischenkreiskondensators, der in einem Hochspannungsnetz mit einer elektrischen Maschine in Verbindung steht. Der Zwischenkreiskondensator wird über einen Gleichspannungswandler entladen, der an einem Bordnetz mit Bordnetzbatterie angeschlossen ist. Dabei wird die bornetzseitige Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers angehoben, sofern die Bedingung vorliegt, dass der Zwischenkreiskondensator entladen werden soll.
  • In der Druckschrift DE 10 2007 022 515 A1 ist eine Steuereinheit mit einem Zwischenkreiskondensator und einem Wechselrichter beschrieben, wobei die Steuereinheit zum Ansteuern einer elektrischen Maschine ausgebildet ist. Zum Betreiben der Steuereinheit wird der Wechselrichter in der Art gesteuert, dass ein schnelles Entladen des Zwischenkreiskondensators über die der elektrischen Maschine zugeordneten Wicklungsstränge erreicht wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Leistungselektronikgerät zu schaffen, welches auf einfache Weise die Entladung des Zwischenkreis-Energiespeichers des Geräts ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch das Leistungselektronikgerät gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Das erfindungsgemäße Leistungselektronikgerät umfasst eine elektronische Einrichtung zum Umformen von elektrischer Leistung, wobei der elektronischen Einrichtung über einen ersten Anschluss eine Eingangsspannung mittels eines Zwischenkreis-Energiespeichers zuführbar ist und die durch die Eingangsspannung bereitgestellte elektrische Leistung mittels der elektronischen Einrichtung umgeformt und an einem zweiten Anschluss abgegeben werden kann. Dabei umfasst die elektronische Einrichtung des Leistungselektronikgeräts eine Motor-Umrichter-Schaltung für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug. Diese Schaltung wandelt die Eingangsspannung, die über eine Antriebsbatterie des Elektro- bzw. Hybridfahrzeugs am ersten Anschluss bereitgestellt wird, in eine mehrphasige Elektromotor-Antriebsspannung am zweiten Anschluss, d.h. in eine Spannung, die zum Antrieb des Elektromotors des Elektro- bzw. Hybridfahrzeugs vorgesehen ist.
  • Darüber hinaus beinhaltet das erfindungsgemäße Leistungselektronikgerät ein Netzteil zur Bereitstellung einer Betriebsspannung für die elektronische Einrichtung, wobei das Netzteil über den ersten Anschluss mit der Eingangsspannung gespeist wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Leistungselektronikgerät auch ohne eine weitere, extern zugeführte Betriebsspannung arbeiten kann. Gegebenenfalls kann das Netzteil als Hilfsnetzteil ausgestaltet sein, welches im Normalbetrieb keine bzw. nur einen Teil der Betriebsspannung bereitstellt, wobei der Rest der Betriebsspannung von einer externen Energieversorgung stammt (z.B. 12 Volt-Batterie in einem Kraftfahrzeug).
  • Das erfindungsgemäße Leistungselektronikgerät zeichnet sich dadurch aus, dass das Netzteil derart mit dem Zwischenkreis-Energiespeicher verschaltet ist, dass bei Trennung des ersten Anschlusses von der Eingangsspannung eine Entladung des Zwischenkreis-Energiespeichers ausschließlich über das Netzteil erfolgt. Dabei wird die Betriebsspannung für die Motor-Umrichter-Schaltung im Normalbetrieb des Fahrzeugs zumindest teilweise über eine Bordbatterie bereitgestellt, wobei die Bordbatterie dazu dient, sekundäre Verbraucher im Fahrzeug mit Spannung zu versorgen. Die Bordbatterie unterscheidet sich somit von einer Antriebs- bzw. Traktionsbatterie eines Elektro- bzw. Hybridfahrzeugs. In der Regel stellt die Bordbatterie eine Spannung von 12 Volt bereit. Ferner fungiert das Netzteil des Leistungselektronikgeräts als Hilfsnetzteil, welches die gesamte Betriebsspannung dann bereitstellt, wenn die Bordbatterie keine Betriebsspannung liefern kann, beispielsweise weil sie von dem Leistungselektronikgerät wegen eines Unfalls getrennt ist. Gegebenenfalls kann das Hilfsnetzteil jedoch auch im Normalbetrieb dazu verwendet werden, einen Teil der Betriebsspannung zu liefern. Man macht sich erfindungsgemäß die Erkenntnis zunutze, dass das vorgesehene Hilfsnetzteil auch die Funktionalität der Entladung des Zwischenkreis-Energiespeichers übernehmen kann und somit keine separate Zwischenkreis-Entladungsschaltung mehr vorgesehen werden muss. Insbesondere ist das Hilfsnetzteil dabei ohne Zwischenschaltung eines elektrischen oder elektronischen Bauelements mit dem Zwischenkreis-Energiespeicher elektrisch verbunden und vorzugsweise mit dem Zwischenkreis-Energiespeicher parallel verschaltet.
  • Das erfindungsgemäße Leistungselektronikgerät kann durch den Verzicht auf eine separate Entladeschaltung kompaktere Abmessungen aufweisen. Darüber hinaus ist die Verlustleistung des Geräts und dessen Wärmeerzeugung geringer. Es wird somit ein energieeffizientes Leistungselektronikgerät geschaffen, dass auch preiswerter als herkömmliche Geräte hergestellt werden kann.
  • Ein bevorzugter Anwendungsfall der Erfindung sind Leistungselektronikgeräte, bei denen als Eingangsspannung eine Hochvolt-Spannung im Bereich von 100 Volt und mehr, insbesondere zumindest 300 Volt und vorzugsweise zumindest 400 Volt, bereitgestellt wird, da in diesem Fall eine geeignete Entladung des Zwischenkreis-Energiespeichers wegen der hohen anliegenden Spannungen besonders wichtig ist. Demgegenüber liegt die Betriebsspannung für die elektronische Einrichtung (Steuerung) des erfindungsgemäßen Leistungselektronikgeräts vorzugsweise im Niederspannungsbereich von 28 Volt, besonders bevorzugt bei 12 Volt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das erfindungsgemäße Leistungselektronikgerät derart ausgestaltet, dass über das Netzteil bei Trennung des ersten Anschlusses von der Eingangsspannung eine Entladung des Zwischenkreis-Energiespeichers auf 60 Volt oder weniger in einer vorbestimmten Zeitspanne, insbesondere innerhalb von 120 Sekunden, erfolgt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die am Zwischenkreis-Energiespeicher anliegenden Spannungen in einem Bereich liegen, der für den Menschen ungefährlich ist. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leistungselektronikgeräts umfasst der Zwischenkreis-Energiespeicher in an sich bekannter Weise zumindest einen Zwischenkreis-Kondensator.
  • Das erfindungsgemäße Leistungselektronikgerät kann für verschiedene Arten von elektrischer Energieumformung vorgesehen sein. Beispielsweise kann die elektronische Einrichtung des Leistungselektronikgeräts einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler und/oder ein Ladegerät und/oder einen Umrichter umfassen. Der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler kann insbesondere zur Wandlung der Spannung einer Antriebs- bzw. Traktionsbatterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs in eine Bordnetzspannung (z.B. 12 Volt) vorgesehen sein. Das Ladegerät kann insbesondere zur Wandlung einer extern über eine Ladesäule an ein Elektro- bzw. Hybridfahrzeug zugeführten Netzwechselspannung in die Gleichspannung einer Antriebs- bzw. Traktionsbatterie vorgesehen sein.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Motor-Umrichter-Schaltung derart ausgestaltet, dass sie die Phasen der Elektromotor-Antriebsspannung bei der Detektion eines Unfalls kurzschließt, wodurch sichergestellt ist, dass nach einem Unfall keine gefährlichen Spannungen an den Zuleitungen zum Elektromotor anliegen.
  • Neben dem oben beschriebenen Leistungselektronikgerät betrifft die Erfindung ferner ein Kraftfahrzeig, vorzugsweise ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, welches das erfindungsgemäße Leistungselektronikgerät bzw. eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Leistungselektronikgeräts umfasst.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
  • Es zeigen:
    • 1 den Aufbau eines herkömmlichen Leistungselektronikgeräts in der Form eines Umrichters zur Verwendung in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug;
    • 2 eine Abwandlung des Leistungselektronikgeräts mit 1, welches zusätzlich eine aktive Kurzschlussschaltung beinhaltet; und
    • 3 den Aufbau einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leistungselektronikgeräts.
  • 1 zeigt ein herkömmliches Leistungselektronikgerät, welches als Umrichter in einem Elektro- bzw. Hybridfahrzeug ausgestaltet ist. Das Gerät ist mit Bezugszeichen 1 bezeichnet und dient dazu, die über eine Hochvolt-Batterie 2 des Fahrzeugs bereitgestellte Gleichspannung in eine dreiphasige Spannung für den Elektromotor 6 des Fahrzeugs zu wandeln. Darüber hinaus kann das Gerät im Rekuperationsbetrieb die vom Elektromotor 6 generierte Leistung der Batterie 2 zu deren Ladung zuführen. Die Hochvolt-Batterie 2, welche eine Eingangsspannung im Bereich zwischen 300 und 600 Volt bereitstellt, ist über Schalter 301, 302 mit einem Hochvolt-Stecker 4 des Leistungselektronikgeräts 1 verbindbar. Demgegenüber ist der Motor 6 über den Stecker 5 mit dem Leistungselektronikgerät 1 gekoppelt. Das Leistungselektronikgerät beinhaltet eine an sich bekannte Umrichter-Schaltung in der Form von drei parallel geschalteten Paaren von IGBTs, welche mit Bezugszeichen 701, 702 bzw. 703 bezeichnet sind. Über die IGBTs wird mittels einer entsprechenden Steuerung, die nicht in 1 gezeigt ist, ein dreiphasiger Strom über die Leitungen L1, L2 und L3 hin zum Elektromotor 6 geführt. Da die in 1 gezeigte Umrichter-Schaltung dem Fachmann an sich bekannt ist, wird deren Funktionsweise nicht weiter im Detail erläutert.
  • Um den Betrieb der Umrichter-Schaltung zu gewährleisten, ist ferner ein Zwischenkreis-Kondensator 8 vorgesehen, der parallel zu den Paaren von IGBTs geschaltet ist und zur Pufferung der über die Batterie 2 bereitgestellten Eingangsspannung dient. Zwischenkreis-Kondensatoren sind in fast allen Leistungselektronikgeräten notwendig, um auch in kurzen Zeitintervallen eine elektrische Energieumformung sicherzustellen. Die in dem Leistungselektronikgerät der 1 verwendeten Zwischenkreis-Kondensatoren sind in der Regel sehr groß (Kapazität von 50 µF bis 1,5 mF), damit sie bei der angelegten Hochvolt-Eingangsspannung ausreichend Energie speichern können, um die normale Funktion der Umrichter-Schaltung zu gewährleisten.
  • Wenn das Leistungselektronikgerät 1 von der Hochspannungsbatterie 2 getrennt wird (z.B. bei Reparatur oder bei Unfall), liegt zunächst die im Zwischenkreis-Kondensator 8 gepufferte Spannung, die für den Menschen gefährlich ist, am Hochvolt-Stecker 4 an. Aus sicherheitstechnischen Gründen ist es deshalb erforderlich, dass der Zwischenkreis-Kondensator in geeigneter Weise entladen wird. Insbesondere sollte hierbei sichergestellt werden, dass die Spannung des Zwischenkreis-Kondensators innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne (z.B. 120 Sekunden) auf einen Spannungswert sinkt, der nicht mehr für den Menschen gefährlich ist, z.B. unter 60 V. Um dies zu erreichen, wird in dem Leistungselektronikgerät gemäß 1 eine an sich bekannte passive Zwischenkreis-Entladeschaltung verwendet, die über ein elektrisches Bauelement in der Form eines Widerstands 9 realisiert ist, der parallel zum Zwischenkreis-Kondensator 8 geschaltet ist. Diese Entladeschaltung hat jedoch den Nachteil, dass über den Widerstand 9 im Betrieb des Umrichters ständig Wärme erzeugt wird, die elektrische Leistungsverluste ohne Nutzung verursacht. Darüber hinaus muss zur Abführung der Wärme ein geeigneter Kühlkörper bereitgestellt werden, was jedoch den Bauraum des Leistungselektronikgeräts vergrößert.
  • 2 zeigt eine Abwandlung des Leistungselektronikgeräts der 1, welche ferner die Funktion eines sog. aktiven Kurzschlusses beinhaltet. Gleiche oder entsprechende Bauteile sind in dem Gerät der 2 mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet. Die Funktionsweise des Leistungselektronikgeräts der 2 ist im Normalbetrieb die Gleiche wie in dem Gerät der 1. Das Gerät fungiert wiederum als Umrichter, wobei über den Anschluss 4 die Hochspannung der Antriebsbatterie 2 eines Hybrid- bzw. Elektrofahrzeugs zugeführt wird. Diese Spannung wird durch die Umrichter-Schaltung mit den IGBTs 701, 702 und 703 in eine dreiphasige Motorspannung am Anschluss 5 zur Zuführung zum Motor 6 gewandelt. In 2 ist ferner die Antriebsschaltung 11 für die einzelnen Gates der IGBTs 701 bis 703 ersichtlich. Diese Antriebsschaltung ist auch im Gerät der 1 enthalten, dort jedoch nicht explizit gezeigt ist. Die Steuerung der Antriebsschaltung 11 erfolgt im Normalbetrieb über eine Prozessoreinheit 12, welche die Schaltvorgänge der einzelnen IGBTs derart regelt, dass ein für den Antrieb des Motors 6 geeigneter mehrphasiger Strom auf den Leitungen L1 bis L3 geführt wird. Das Wechselwirken der Antriebsschaltung mit den entsprechenden Gates ist in 2 durch gestrichelte Linien L angedeutet.
  • Im Unterschied der Ausführungsform der 1 beinhaltet das Leistungselektronikgerät gemäß 2 ferner einen sog. AKS-Controller 13 (AKS = Aktiver Kurzschluss), der einen aktiven Kurzschluss im Falle eines Unfalls des Elektro- bzw. Hybridfahrzeugs generiert. Das Vorliegen eines Unfalls kann dabei in geeigneter Weise, z.B. über das Auslösen von Airbags, detektiert werden. Beim aktiven Kurzschluss werden die IGBTs derart verschaltet, dass die drei Phasen des Elektromotors kurzgeschlossen sind und somit keine Hochspannung auf den Leitungen L1 bis L3 anliegt. Hierdurch wird berücksichtigt, dass im Falle eines Unfalls die Situation auftreten kann, dass der elektrische Motor 6 weiter dreht, auch wenn die Hochvolt-Batterie 2 vom Leistungselektronikgerät getrennt ist und die Umrichter-Schaltung ausgeschaltet ist. Es wird dann durch die weitere Drehung der Räder des Motors Spannung erzeugt und in den Zwischenkreis-Kondensator eingespeist. Es kann somit auch nach einem Unfall eine Hochspannung am Zwischenkreis anliegen, welche z.B. bei Beschädigungen der Zuleitungen des Leistungselektronikgeräts 1 zum Motor 6 gefährlich sein kann. Mithilfe des aktiven Kurzschlusses wird diese Gefahr beseitigt. Wie bereits oben erwähnt, wird der aktive Kurzschluss über den Controller 13 generiert, der immer dann die Steuerung der Gates mittels der Antriebsschaltung 11 übernimmt, wenn gemäß bestimmten Kriterien ein Unfall detektiert wird.
  • Zum Betrieb der Steuerkomponenten 11, 12 und 13 wird eine Betriebsspannung benötigt, welche im Normalbetrieb aus der 12 Volt-Bordbatterie des Fahrzeugs entnommen wird. Dies führt zu dem Problem, dass im Falle einer Unterbrechung der Stromversorgung des Leistungselektronikgeräts über die Bordbatterie (wie es z.B. bei einem Unfall passieren kann) kein aktiver Kurzschluss mehr erzeugt werden kann. Deshalb ist in dem Leistungselektronikgerät der 2 ein separates Hilfsnetzteil 10 vorgesehen, welches die entsprechende Betriebsspannung für die Komponenten 11 bis 13 dann bereitstellt, wenn eine Unterbrechung hin zur Bordbatterie vorliegt. Das Hilfsnetzteil ist dabei derart an die Umrichter-Schaltung gekoppelt, dass es Strom von der Hochspannung entnimmt und hieraus eine geeignete Betriebsspannung generiert, mit der der AKS-Controller 13 dann das Einschalten der unteren der IGBTs 701 bis 703 bewirken kann, um hierdurch die drei Phasen des Elektromotors 6 kurzzuschließen. In der Schaltung der 2 ist analog zu 1 eine Entladeschaltung in der Form eines Widerstands 9 vorgesehen, der sicherstellt, dass bei der Trennung der Hochvolt-Batterie 2 von dem Leistungselektronikgerät 1 der Zwischenkreis-Kondensator 8 entladen wird. Es treten somit auch die oben beschriebenen Probleme eines Leistungsverlusts durch Widerstandswärme sowie eines großen Bauraums auf.
  • Um diese Probleme zu lösen, wird das in 3 gezeigte Leistungselektronikgerät verwendet, welches eine Ausführungsform der Erfindung darstellt. Der Aufbau dieses Geräts entspricht größtenteils dem Gerät der 2, wobei wiederum zur Bezeichnung der gleichen bzw. entsprechender Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Das Gerät der 3 ist analog zu 2 ein Leistungselektronikgerät in der Form eines Umrichters, welches zusätzlich im Falle eines Unfalls einen aktiven Kurzschluss generieren kann und ferner ein Hilfsnetzteil 10 beinhaltet. Der wesentliche Unterschied des Leistungselektronikgeräts der 3 gegenüber der 2 besteht darin, dass die Funktion der Entladung des Zwischenkreis-Kondensators 8 nunmehr nicht über eine separate Entladeschaltung in der Form eines Widerstands 9 bewirkt wird, sondern hierzu das Hilfsnetzteil 10 verwendet wird, welches Strom aus dem Zwischenkreis-Kondensator ziehen kann und diesen folglich entladen kann. In der Ausführungsform der 3 macht man sich somit die Synergie zwischen einer Umrichter-Schaltung mit Zwischenkreiskondensator und einer aktiven Kurzschlussschaltung mit Hilfsnetzteil derart zunutze, dass das Hilfsnetzteil nunmehr die Funktionalität der Entladung des Zwischenkreis-Kondensators übernimmt.
  • Die Erfinder konnten nachweisen, dass ein herkömmliches Hilfsnetzteil in der Tat die Anforderungen an eine Entladeschaltung für einen Zwischenkreis-Kondensator erfüllen kann, so dass gänzlich auf eine zusätzliche passive Entladeschaltung verzichtet werden kann. Hierdurch wird Platz im Gerät gespart. Ferner werden die Kosten für das Leistungselektronikgerät gesenkt, da weniger Bauteile zu verwenden sind und eine kleinere Fläche für die Platine des Geräts sowie ein kleineres Gehäuse benötigt wird. Des Weiteren wird die Energiedichte des Leistungselektronikgeräts erhöht, da weniger Leistungsverluste auftreten und kleinere Kühlkörper verwendet werden können, da keine Wärmeerzeugung über den Widerstand einer passiven Entladeschaltung auftritt. Hierdurch steigt die Effizienz des Antriebsstrangs eines Elektro- bzw. Hybridfahrzeugs.

Claims (8)

  1. Leistungselektronikgerät, insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, umfassend: - eine elektronische Einrichtung zum Umformen von elektrischer Leistung, wobei der elektronischen Einrichtung über einen ersten Anschluss (4) eine Eingangspannung mittels eines Zwischenkreis-Energiespeichers (8) zuführbar ist und die durch die Eingangspannung bereitgestellte elektrische Leistung mittels der elektronischen Einrichtung umgeformt und an einem zweiten Anschluss (5) abgegeben werden kann, wobei die elektronische Einrichtung eine Motor-Umrichter-Schaltung für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug umfasst, welche die Eingangsspannung, die über eine Antriebsbatterie (2) am ersten Anschluss (4) bereitgestellt wird, in eine mehrphasige Elektromotor-Antriebsspannung am zweiten Anschluss (5) wandelt; - ein Netzteil (10) zur Bereitstellung einer Betriebspannung für die elektronische Einrichtung, wobei das Netzteil (10) über den ersten Anschluss (4) mit der Eingangspannung gespeist wird; - wobei das Netzteil (10) derart mit dem Zwischenkreis-Energiespeicher (8) verschaltet ist, dass bei Trennung des ersten Anschlusses (4) von der Eingangsspannung eine Entladung des Zwischenkreis-Energiespeichers (8) ausschließlich über das Netzteil (10) erfolgt; dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebspannung für die Motor-Umrichter-Schaltung im Normalbetrieb des Fahrzeugs zumindest teilweise über eine Bordbatterie bereitgestellt wird und das Netzteil (10) als Hilfsnetzteil fungiert, welches die gesamte Betriebsspannung bereitstellt, wenn die Bordbatterie keine Betriebsspannung liefern kann.
  2. Leistungselektronikgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzteil (10) ohne Zwischenschaltung eines elektrischen oder elektronischen Bauelements mit dem Zwischenkreis-Energiespeicher (8) verbunden ist und insbesondere mit dem Zwischenkreis-Energiespeicher (8) parallel verschaltet ist.
  3. Leistungselektronikgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangspannung 100 Volt oder mehr beträgt, insbesondere zumindest 300 Volt und vorzugsweise zumindest 400 Volt, wohingegen die Betriebsspannung für die elektronische Einrichtung vorzugsweise 28 Volt oder weniger besonders bevorzugt 12 Volt beträgt.
  4. Leistungselektronikgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungselektronikgerät derart ausgestaltet ist, dass über das Netzteil (10) bei Trennung des ersten Anschlusses (4) von der Eingangsspannung eine Entladung des Zwischenkreis-Energiespeichers (8) auf 60 Volt oder weniger in einer vorbestimmten Zeitspanne, insbesondere innerhalb von 120 Sekunden, erfolgt.
  5. Leistungselektronikgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkreis-Energiespeicher (10) zumindest einen Zwischenkreis-Kondensator umfasst.
  6. Leistungselektronikgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Einrichtung einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler und/oder eine Ladegerät und/oder einen Umrichter umfasst.
  7. Leistungselektronikgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor-Umrichter-Schaltung derart ausgestaltet ist, dass sie die Phasen der Elektromotor-Antriebsspannung bei der Detektion eines Unfalls kurzschließt.
  8. Kraftfahrzeug, insbesondere Elektro- oder Hybridfahrzeug, umfassend ein Leistungselektronikgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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